Принцип работы лазерной резки металла: как свет превращается в инструмент

Лазерная резка — это метод термической обработки металла, при котором поток концентрированного света плавит, испаряет или сдувает материал с поверхности металла, создавая ровный разрез. В отличие от механической резки, лазер действует без прямого контакта с металлом, что минимизирует дефомацию и износ оборудования.

Принцип работы лазерной резки металла

Резка металла лазером основана на концентрированной энергии света. Ключевые этапы:

1. Генерация лазерного луча. Лазер создаёт узкий и мощный поток света, обычно в виде когерентного и монохромного луча. Существуют разные типы лазеров для резки металла:

• CO₂-лазеры — подходят для резки листового металла средней толщины. Излучение поглощается металлом относительно медленно для работы с большим диапазоном толщин.

• Волоконные лазеры подходят для стали, алюминия и других сплавов. Световые лучи гарантируют лучшее поглощение металла, в особенности для тонких листов, и меньший расход энергии.

• Nd:YAG-лазеры считаются редким вариантом, обычно используются для резки высокоточных деталей и микрообработки.

  2. Фокусировка луча. Лазерный луч проходит через систему линз и зеркал, которые фокусируют его на маленькой точке поверхности металла. Диаметр фокусировки составляет несколько сотых миллиметра, что создает наибольшую энергетическую плотность. Точность фокусировки напрямую влияет на ширину разреза и качество кромки. Концентрация энергии приводит к мгновенному нагреву металла до температуры плавления или кипения.

  3. Взаимодействие с металлом. Когда лазерный луч попадает на металл, энергия света превращается в тепло, вызывая локальное плавление, испарение или химическое взаимодействие с защитным газом. В зависимости от типа резки:

• Плавление и выдув — металл плавится, а поток защитного газа удаляет расплавленную часть, оставляя чистый разрез.

• Испарение — металл испаряется при высокой мощности лазера, создавая разрез без контакта с инструментом.

• Химическая резка (для кислородного газа) — кислород вступает в реакцию с металлом, выделяя дополнительное тепло и ускоряя процесс.

  4. Использование защитного газа. Защитный газ выполняет несколько функций:

• Ускоряет удаление расплавленного металла и предотвращает прилипание к кромке.

• Предотвращает окисление кромки и образование нагаров.

• Частично охлаждает рабочую зону, снижая термическую деформацию.

• Для разных металлов выбираются подходящие газы. Азот или аргон для чистых кромок без окислов, кислород для ускорения резки стали.

  5. Движение лазера или металла. Для создания нужного контура деталь либо движется под фиксированным лучом, либо лазер перемещается по заранее заданной траектории с помощью CNC-системы. На этапе создаются простые и сложные фигуры с высокой точностью. Оборудование ЧПУ синхронизирует скорость движения и мощность лазера, чтобы избежать перегрева или неполного реза. Оптимизация траектории и параметров резки важна для увеличения скорости производства и снижения расхода энергии.

Преимущества лазерной резки с использованием оборудования ЧПУ

Точность и качество кромки. Использование лазерной резки гарантирует минимальные зазоры и ровные края, что важно при производстве сложных деталей и компонентов. Благодаря точности до долей миллиметра снижается необходимость последующей механической обработки и подгонки деталей.

Быстрота и автоматизация. Лазерная резка управляется программным обеспечением, благодаря которому изготавливается большое количество деталей сложной формы. Автоматизация снижает трудозатраты, минимизирует человеческий фактор и масштабирует производство без потери качества.

Отсутствие контакта с инструментом. Луч не контактирует с материалом, поэтому исключается механический износ режущих инструментов. Это снижает риск деформации металла, в особенности на тонких и хрупких листах, и сохраняет исходные свойства материала.

Универсальность. Лазерная резка подходит для работы со сталью, алюминием, медью, нержавеющей сталью, а также с различной толщиной листа металла. Настройка мощности и скорости позволяет обрабатывать материалы от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров толщиной.

Экономия материала. Благодаря точности и оптимизации расположения деталей на листе, лазерная резка снижает количество отходов и экономит дорогостоящие материалы.

Гибкость и сложные формы. Лазер вырезает детали любой сложности, включая сложные контуры, отверстия нестандартной формы и надписи, что невозможно выполнить традиционными методами.

Сокращение времени на последующую обработку. Кромка после лазерной резки получается ровной и чистой, что минимизирует или исключает необходимость шлифовки, фрезеровки или другой дополнительной механической обработки.

Лазерная резка металла демонстрирует, как концентрация света может превратиться в высокоточный инструмент обработки. Метод гарантирует ровную кромку, минимальные зазоры, создание сложных контуров и экономию материала, что делает его незаменимым в современной промышленности. Понимание принципов работы лазера помогает не только оценить его эффективность, но и правильно выбирать оборудование для конкретных производственных задач.

Лазерная резка металла от компании Rezko

Компания Rezko предлагает услуги лазерной резки металла с использованием числового программного управления (ЧПУ):

• точная резка стальных, алюминиевых и нержавеющих листов любой толщины;

• обработка деталей сложной формы с минимальными зазорами и чистой кромкой;

• настройка параметров лазера под конкретный металл и задачу;

• массовое производство и единичные партии с одинаково высоким качеством;

• комплексные решения с последующей обработкой и подготовкой к монтажу.